淺談三維管線系統(tǒng)在智慧供熱中的重要意義與實(shí)現(xiàn)方法

李剛 魏雷

摘要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，城市建設(shè)日新月異。供熱企業(yè)面對(duì)因城市改造、標(biāo)的物更改、部分老舊管網(wǎng)圖紙丟失，造成的大量管網(wǎng)走向不明或圖紙與實(shí)際管網(wǎng)走向不符;管網(wǎng)走向、閥門、補(bǔ)償器的坐標(biāo)不能直觀、準(zhǔn)確地在平面圖上體現(xiàn);搶修掘進(jìn)作業(yè)容易破壞供熱網(wǎng)管網(wǎng)附近的自來(lái)水、煤氣管網(wǎng)、電力、電信光纜等問(wèn)題的尷尬局面。傳統(tǒng)的供熱管網(wǎng)平面圖，在智慧供熱大行其道的今天，已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)和檢修的需求。本文將從三維管線系統(tǒng)在智慧供熱中的重要意義與如何實(shí)現(xiàn)的方面進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的措施.

關(guān)鍵詞：智慧供熱;三維管線系統(tǒng);發(fā)展需求

引言：

2018年4月22日，第一屆數(shù)字中國(guó)建設(shè)峰會(huì)在福建省會(huì)福州市召開，峰會(huì)向全國(guó)企業(yè)展現(xiàn)了建設(shè)數(shù)字化、智慧型企業(yè)的前景和趨勢(shì)。供熱企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智慧熱網(wǎng)建設(shè)上看到了進(jìn)一步降低成本、提高服務(wù)質(zhì)量的發(fā)展方向。隨著智慧熱網(wǎng)建設(shè)的日趨推進(jìn)，傳統(tǒng)的二維管線地圖盡顯疲態(tài)。在生產(chǎn)、檢修的實(shí)踐中明顯無(wú)法滿足新技術(shù)背景下的需求。

1.三維管線系統(tǒng)需求的分析

1.1近年來(lái)隨著城市的迅猛發(fā)展，供熱業(yè)務(wù)擴(kuò)展迅速，服務(wù)對(duì)象日趨復(fù)雜，支持生產(chǎn)的供熱元素也日益龐大、繁復(fù)。以管線作為空間延展的供熱設(shè)備、供熱節(jié)點(diǎn)分布在城市的地下、地上和地表，對(duì)于生產(chǎn)的管理、異常情況的處理僅僅依賴傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)或者平面圖形數(shù)據(jù)顯得力不從心.數(shù)據(jù)孤立、部門不能聯(lián)動(dòng)等問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)。

1.2三維管線系統(tǒng)基于地理信息技術(shù)，整合以管線為線索的廣域分布的供熱元素，包括邏輯整合與數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，期待提升管理層次多、設(shè)備和設(shè)施以及線路復(fù)雜的供熱行業(yè)的生產(chǎn)管理水平。

1.3在三維管線系統(tǒng)基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱生產(chǎn)可視化的空間管理和調(diào)度，可視化方式監(jiān)測(cè)供熱數(shù)據(jù)變化情況，實(shí)現(xiàn)VR方式管理所有生產(chǎn)元素，對(duì)于故障診斷和預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)沙盤作業(yè)。

2.三維管線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果

2.1建立虛擬現(xiàn)實(shí)的三維數(shù)字管線系統(tǒng)，描述全部供熱元素，包括熱源、管網(wǎng)、各類換熱站、用戶接入設(shè)備，除了描述各元素的靜態(tài)物理特性外，也描述供熱相關(guān)的動(dòng)態(tài)特性;

2.2現(xiàn)有系統(tǒng)和三維數(shù)字管線系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)供熱指揮數(shù)字沙盤，可以場(chǎng)景化觀察供熱元素運(yùn)行情況，并依此作出決策和詳細(xì)指揮方案;

2.3三維數(shù)字管線系統(tǒng)作為各系統(tǒng)的入口，以場(chǎng)景化的方式定性查看各系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)，也可以定量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)逐級(jí)鉆取溯源，達(dá)到整合各個(gè)系統(tǒng)的目的。

3.三維管線系統(tǒng)框架的分析

3.1對(duì)于供熱企業(yè)服務(wù)范圍繪制地形圖，全面查明、匯總供熱企業(yè)服務(wù)區(qū)域地下管線分布情況，建立數(shù)據(jù)庫(kù)、歸檔制度與數(shù)據(jù)更新機(jī)制。

3.2對(duì)供熱企業(yè)所屬地下管線、地上重點(diǎn)供熱設(shè)備進(jìn)行三維景觀模型制作，根據(jù)三維模型制作成果建立建筑模型和熱力相關(guān)部件信息數(shù)據(jù)庫(kù)。建立可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管線基本屬性和交互屬性的各類管理與查詢。

4.實(shí)現(xiàn)三維管線系統(tǒng)地分析

4.1地形圖：旨在以地形圖為依托，展現(xiàn)所建設(shè)數(shù)字管線系統(tǒng)，包括地上、地表和地下的管線與供熱站點(diǎn)與設(shè)備。

4.1.1地形圖的標(biāo)準(zhǔn)

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建立服務(wù)區(qū)域的1：500的地形圖，進(jìn)行衛(wèi)星影像采購(gòu)，完成對(duì)原始高程數(shù)據(jù)的整理、投影轉(zhuǎn)換、圖像鑲嵌、裁剪、金字塔建立等處理工作。

4.1.2地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)建立的目的是實(shí)現(xiàn)可視化系統(tǒng)與地形數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用與管理。地形、地貌基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)以及二維矢量數(shù)據(jù)包括道路、房屋邊界、水域、植被等;建筑、管線屬性數(shù)據(jù)采集.

4.2數(shù)字管線系統(tǒng)

4.2.1建筑物描述

地表三維景觀模型制作內(nèi)容為管線上方的重點(diǎn)建筑物。建筑物模型制作準(zhǔn)確、真實(shí)，能夠描述建筑物的名稱和各項(xiàng)屬性，方便用戶查詢。

4.2.2管線數(shù)據(jù)庫(kù)

建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù)：運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、模型參數(shù)數(shù)據(jù)、管線普查數(shù)據(jù)。

建立中繼數(shù)據(jù)庫(kù)：用于描述數(shù)據(jù)位置、集合、屬性等結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)范圍、精度等說(shuō)明性中繼數(shù)據(jù)項(xiàng)。

數(shù)據(jù)庫(kù)元素：管線的點(diǎn)、線屬性和圖示符號(hào)。

4.2.3數(shù)字管線建模：結(jié)合3D建?；蚍?hào)化建模手段，建立各類管線設(shè)備模型。

4.2.3.1建立標(biāo)準(zhǔn)

從管線三維可視化信息管理系統(tǒng)的日常運(yùn)作與維護(hù)的長(zhǎng)效機(jī)制考慮，制定符合該系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范體系，制定管線數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理辦法、維護(hù)守則、更新機(jī)制等。

4.2.3.2建立符號(hào)庫(kù)

將相同或類似特征的相關(guān)管線設(shè)施建立管線符號(hào)庫(kù)，以及國(guó)家管線相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，將包含各種類型管線、三通、四通、閥門、變徑等管線設(shè)施及相關(guān)輔助設(shè)施等常見的數(shù)據(jù)類型，構(gòu)建相應(yīng)的符號(hào)庫(kù)，并且支持在構(gòu)建管線模型時(shí)添加使用。

4.2.3.3建立管線三維模型

將入庫(kù)的管線普查數(shù)據(jù)成果，根據(jù)管線的屬性信息（管線埋深、管點(diǎn)編號(hào)、管線類型、材質(zhì)、管線起止點(diǎn)等）與空間位置信息以及管線符號(hào)庫(kù)中的管線符號(hào)進(jìn)行匹配生成三維管線模型，在三維場(chǎng)景中顯示。

4.3基于管線系統(tǒng)的集成

實(shí)現(xiàn)與供熱企業(yè)其他系統(tǒng)的集成，包括自動(dòng)化管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。

4.3.1通過(guò)與其他系統(tǒng)的集成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下的生產(chǎn)管理和供熱服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)管理的場(chǎng)景分析與驗(yàn)證，使得管理與服務(wù)系統(tǒng)化，更加接近真實(shí)場(chǎng)景。

4.3.2實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字管線系統(tǒng)的場(chǎng)景、性能漫游，盡量再現(xiàn)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景及精確特征，方便于各類決策和指揮。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，三維管線系統(tǒng)替代傳統(tǒng)二維管線地圖是一種先進(jìn)的發(fā)展趨勢(shì)。建設(shè)三維管線系統(tǒng)，可以滿足智慧供熱時(shí)代背景下，供熱企業(yè)生產(chǎn)、檢修實(shí)踐的需求。統(tǒng)籌智慧熱網(wǎng)上下游信息，拓展管線系統(tǒng)反應(yīng)的供熱元素，更好的保障民生，提升供熱企業(yè)品牌價(jià)值。

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